城市內澇是指由于強降水或連續性降水超過城市排水能力,致使城市內產生積水災害的現象。城市內澇的分布范圍廣泛,于沿海低地區和內陸城市頻繁發生,且破壞性大。在內澇發生時,會導致農作物受災或絕收,毀壞城鎮基礎設施、致使民房倒塌、甚至傷人性命。
全球氣候變暖、大氣氣流季節性異常、降雨強度大、范圍集中是造成城市內澇形成的氣候方面的原因。而城市中大量使用柏油路、水泥路面等硬質鋪裝導致地表無法滲水,城市排水系統有排水管道老化、排水標準低,排水設施不完善,排水管網不夠健全,排水系統建設滯后,運行維護不良,疏于防范治理等問題為城市內澇形成的城市規劃建設方面的因素。
城市內澇發生時主要會對交通、經濟、人身安全方面造成影響,如地表積水造成道路癱瘓,當積水進入城市的地下室、地下停車場等下凹式建筑,會導致巨大損失,城市內澇還會致使行人滑倒、摔傷或交通事故,造成人身安全威脅。2020年徐照,葛曉永等人研制了城市內澇模擬的模型,為區域防洪除澇提供預測預警支撐信息。
定義
城市內澇是指由于強降水或連續性降水超過城市排水能力,致使城市內產生積水災害的現象。這與洪澇不同,洪澇是因江河上游洪水猛發,中下游受潮汛頂托以及平原水網徑流匯集,退水緩慢等所造成的。
內澇形成
主要原因
降雨
由于全球氣候變暖,導致大氣氣流季節性異常,在加上城市高樓林立,空調、汽車尾氣的排放使得排放的熱量超標排放,讓城市比郊區溫度高,進而產生了熱島效應,共同導致了中國極端天氣頻發,使得很多城市出現大暴雨,有些城市甚至出現百年一遇的特大暴雨,短時內的強降雨造成嚴重積水,造成了城市排水系統癱瘓,形成內澇。
排水
城市排水體系普遍采用1~3年重現期的排水標準,由于開發較早,對排水要求估計不足,加之成本上的問題,一般城市都選擇了1年的排水能力下限,這也就導致城市排水標準設計“先天不足”。隨著新開發區域逐漸成為城市的中心區,以前的排水管網不能滿足急劇膨脹的排水需求,還有管道老化、排水標準比較低的問題,導致排水壓力過大,這一方面問題是需要大量的資金投人,需要依靠完善管網結構,增設調蓄池、調蓄隧道,以及雨水塘等設施對設計存在的局限予以補齊。
影響因素
選址地勢低
地勢比較高的地區不容易形成積水,例如蘇州、無錫等老城雖然是水鄉城市,但是因為老城都選擇地勢比較高的地區,所以不怎么容易形成積水。地勢比較低的地區,容易形成內澇,在進行城市建設時,如果選擇在滯洪區或低洼地,一場強降雨或連續幾天大雨后出現積水的可能性就非常大。
建設不合理
新中國成立后,部分城市建設不合理,在城市中大量使用硬質鋪裝,如柏油路、水泥路面等,導致原本具有自然調蓄雨水功能的洼塘、湖泊、水庫被填埋,破壞了城市自然排水系統。尤其是沿江平原地區,地勢低洼,雨水無法自然下泄,導致上游積水。大量溝、塘的消失使自然水系受損,排水能力減弱,暴雨產生的徑流無法及時下泄,而原始地面的土壤能滲透、吸納、涵養水分,但因城市建設導致地表無法滲水,只能依賴人工排水系統。
排水系統運行維護不良
雨水管道錯接到污水管道中,由于同一段路污水管道管徑往往遠小于雨水管徑,當暴雨來臨時,會導致局部積水,進而產生內澇;其次是廢水亂排放,一些城市餐飲業集中地區,含有大量菜葉、瓜果皮、動物皮毛、油脂的餐飲廢水隨意傾倒,嚴重堵塞雨水口和管道;最后排水管道的清淤不及時。
防范與治理缺乏
在城市建設施工時,余土隨意堆放,渣土車將泥沙撒落在街頭,沖洗馬路形成的泥沙、樹葉、垃圾,以及城市洗車點的沙泥沉淀及居民生活產生的廢料、煤渣形成淤塞源,使得城市排水管道不暢,有些地段的管道已經嚴重堵塞,人們對城市內澇的防范與治理,普遍缺乏危機意識。
內澇類型
主要分為春澇、夏澇、秋澇,其中春澇主要發生在華南地區、、沿海地區;夏澇主要發生在長江流域、東南沿海、,是中國的主要澇害;秋澇主要發生在東南沿海和華南,多為臺風雨造成。
內澇特點
分布范圍廣
城市內澇在中國比較普遍,在沿海低地區和內陸城市頻繁發生,在城市的某些特定地點,如立交橋、地下通道、橋梁、車庫和商場等,這些地點降雨后更容易積水,內澇發生率較高。自2008年來,有213個城市發生過不同程度的積水內澇,甚至涉及西安市、沈陽市等北方城市,其中有57個城市的最大積水時間超過12小時。
破壞大
內澇發生時,會導致農作物受災或絕收,毀壞城鎮基礎設施、致使民房倒塌、甚至傷人性命;2011年6月23日北京城市發生內澇,據6月24日北京市人民政府防汛抗旱指揮部辦公室發布的降雨量統計數據,北京市平均降雨量為50mm,主城區降雨量為67mm,未達到0.5年一遇,造成了全市交通癱瘓,經濟損失巨大,導致了2人喪生;在1999年7月13、14日,昭通市發生內澇,昭通、魯甸氣象站降雨量分別為175mm和41mm,橫江流域多個河段超警戒水位并出現嚴重災情,僅昭陽區就淹沒廠礦110個、農田受災13.53萬畝、死亡6人。
主要影響
直接影響
間接影響
由于現代城市聚集了多元化的經濟和高密集型的資產,使其綜合承載能力脆弱,在發生城市內澇時,其損失總量增大,而且城市交通、商貿活動因災害中斷之后,導致城市工業、商業、服務業及對外貿易等產生較大的二次影響,使得受災時間接經濟損失比例不斷攀升。
預防與防治
中國
社會治理
面對城市內澇國務院辦公廳在2015年和2021年分別發布了《國務院辦公廳關于推進海綿城市建設的指導意見》和《國務院辦公廳關于加強城市內澇治理的實施意見》,從源頭上綜合治理城市內澇,主要有4點措施。
合理布局,完善體系
編制內澇風險圖,探索劃定洪澇風險控制線和災害風險區,根據國土空間規劃,結合地塊高程,合理確定新城區的建設地址,同時結合流域防洪,形成流域、區域、城市協同匹配,防洪排澇、應急管理、物資儲備系統完整的防災減災體系。
增加雨水的調蓄能力
修復江河、湖泊、濕地等,保留天然雨洪通道、蓄滯洪空間。在城市建設和更新中留白增綠,結合空間和豎向設計,優先利用自然洼地、坑塘溝渠、園林綠地、廣場等實現雨水調蓄功能,做到一地多用。
增加雨水的滲透能力
提高硬化地面中可滲透面積比例,因地制宜使用透水性鋪裝;增加下沉式綠地、植草溝、人工濕地、砂石地面和自然地面等軟性透水地面;建設綠色屋頂、旱溪、干濕塘等滯水滲水設施等。
加強管網和泵站的建設與改造
加大排水管網建設力度,逐步消除管網空白區;新建排水管網原則上應盡可能達到國家建設標準的上限要求;改造易造成積水內澇問題和混錯接的雨污水管網,修復破損和功能失效的排水防澇設施;因地制宜推進雨污分流改造;對外水頂托導致自排不暢或抽排能力達不到標準的地區,改造或增設泵站,重要泵站應設置雙回路電源或備用電源等。
個人防范
關注天氣預報
如預報有暴雨,盡量不要外出,請找好一個安全的地方(如牢固的建筑物、地勢較高的建筑物等),并停留至暴雨結束時為止;如暴雨天必須外出時,建議乘坐公交車,并注意路況信息,避開積水和交通不暢地區。
受到內澇威脅時
受到內澇威脅時,如果時間充裕,應向樓頂、站臺等高處轉移;如果已經受到洪水包圍,要盡可能利用船只、木排、門板、木床等,做水上轉移,不要單身游水轉移。
外出時
在有積水道路行走時,盡量貼近建筑物,不要靠近有漩渦的地方;盡量避開燈桿、電線桿、變壓器等有可能連電的物體,以防觸電;發現有電線落入水中,必須繞行;遇到大暴雨時,盡量到地勢較高的地方避險,不要停留在涵洞、立交橋下、地下通道等地勢較低的地方。
在家時
居住在低洼地區危舊房的居民,平時要注意觀察房屋的質量情況,當出現漏雨、滲水等情況時要及時維修;積水時,居民可在門檻外側放上沙袋,防止積水浸入屋;一旦室外積水漫入屋內,要及時切斷屋內電源與氣源。
開車時
開車時,如果遇到有積水的道路,應盡量繞行;涉水時要打開大燈和雙閃燈,注意與前車保持車距;車輛最好沿著前車走過的路線行駛;深水行車要低速勻速過水,一氣通過;車輛受困時要及時熄火,主動逃生,并撥打求救電話。
國外
澳大利亞
為了應對內澇,澳大利亞將城市水循環與城市設計相結合,將供水、污水、雨水、地下水,城市設計和環境保護融為一體,如水敏感城市設計和城市水循環及城市設計的關系圖所示,其核心是對雨水的合理收集再利用,來維持生態平衡。
英國
英國提出了藍綠系統方法,強調以系統、量化的方法對城市水資源(藍色系統)和城市植被系統(綠色系統)進行綜合規劃設計、建設和管理,其藍綠設施不僅可以減輕水環境問題,還可以緩解城市熱島效應、空氣污染以及資源短缺等其他環境問題,改善生態環境,如藍綠系統的協同效應圖所示。
相關研究
理論研究
徐照,葛曉永等人基于GIS與BIM研制了城市內澇模擬的模型,該模型有預案模擬功能和實時預報預警功能,可以在內澇時實時分析預警,為排澇應急響應決策提供智能服務,為區域防洪除澇提供預測預警支撐信息。
成果案例
千葉縣
千日本葉縣的雨水調蓄設施有濕地、跑步道、草坪廣場和游戲廣場等讓雨水滲入,這些設施保留了原有的地形、地貌和植被,同時提供了休閑和娛樂的場所。在枯水期,景觀池成為唯一的親水區域;在豐水期,游戲廣場和草坪廣場用作雨水調蓄滲透塘,暴雨過后儲蓄的雨水下滲,既減緩了洪峰流量,又補充了地下水源。
漢堡
在德國漢堡,城市采用容量很大的地下調蓄庫來處理汛期排水和合理利用雨水,此外,德國還推廣了新型的雨水處理系統——洼地—滲渠系統,包括洼地和滲渠等設施,與帶有孔洞的排水管道連接,形成一個分散的雨水處理系統,這種分散的系統通過短期儲存和長期儲存,使盡可能多的雨水得以下滲,減少雨洪暴雨徑流,補充地下水,防止地面沉降,實現了城市水文生態系統的良性循環。
參考資料 >
【原創科普文章】城市內澇及其防范.湖北省氣象局.2023-06-30
城市內澇的國際經驗.陜西省氣象局.2023-06-30